(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛めっき鋼板および錫―亜鉛めっき鋼板の少なくとも何れかを含む複数の金属板同士をろう付けして、拝み継手または重ね隅肉継手を形成するレーザろう付け方法であって、
前記金属板に対してレーザ光をろう付け進行方向に相対的に移動させながら、当該金属板のろう付け予定箇所にレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
前記レーザ光が前記ろう付け予定箇所に照射された後に、当該レーザ光よりも、前記ろう付け進行方向の前方側から、当該レーザ光の光路上に、ワイヤ状のろう材を、当該ろう材の延長方向に沿って挿入するワイヤ挿入工程と、
前記レーザ光の光路上に挿入された前記ワイヤ状のろう材の先端から、当該ろう材の溶滴が前記ろう付け予定箇所に移行した後、前記ワイヤ状のろう材を前記レーザ光の光路上から当該光路外へ引き戻すワイヤ引き戻し工程と、を有し、
前記ワイヤ挿入工程と、前記ワイヤ引き戻し工程とを、交互に繰り返し行い、
前記ワイヤ引き戻し工程により前記ワイヤ状のろう材が前記レーザ光の光路外へ引き戻されている間に前記レーザ照射工程により前記ろう付け予定箇所にレーザ光を照射することによって、前記亜鉛めっき鋼板および錫―亜鉛めっき鋼板の少なくとも何れかに形成されているめっきが除去されるようにすることを特徴とするレーザろう付け方法。
【請求項２】
前記ワイヤ挿入工程は、前記レーザ光が前記ろう付け予定箇所に照射されて前記めっきが除去された後に、当該レーザ光よりも、前記ろう付け進行方向の前方側から、当該レーザ光の光路上に、当該レーザ光の照射位置における当該レーザ光のスポットの中心と、ワイヤ状のろう材の延長方向が交わるように、当該ろう材を、当該ろう材の延長方向に沿って挿入することを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け方法。
【請求項３】
前記ワイヤ挿入工程と、前記ワイヤ引き戻し工程とを、一定の周期で交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザろう付け方法に関し、特に、金属板をろう付けするために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、亜鉛めっき鋼板等の表面にめっき処理が施された金属板や、裸鋼板等の表面にめっき処理が施されていない金属板を、ろう付けによって接合することが行われている。このようなろう付けにおけるろう材の溶融にレーザ光を利用することが行われている。特許文献１では、金属板に対してろう付け進行方向にレーザ光を相対的に移動させながら、レーザ光よりもろう付け進行方向の前方側から、レーザ光の照射領域（光路）にろう材を供給するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４６７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、ろう材（ワイヤ）がレーザ光の照射領域に常に入るようにしている。このため、ろう材が、レーザ光を遮り、ろう付け対象の金属板にレーザ光が十分に照射されない虞がある。そうすると、ろう付け予定箇所の温度が上がらないため、金属板に対するろう材の濡れ性が不足し、接合不良になる虞がある。
【０００５】
特に、亜鉛めっき鋼板同士をろう付けする場合、レーザ光により亜鉛めっきを蒸発させて除去する必要がある。しかしながら、前述したように、レーザ光が、その前方より供給されるろう材により遮られ、十分に加熱されないと、めっき成分中の亜鉛が十分に蒸発せず、溶融したろうが鋼板に接した部分において亜鉛が残っていることがある。そうすると、亜鉛の爆発的な蒸発を引き起こす結果、多数のスパッタが発生して不整なビードとなり、均一なろう付け部（ろう材が溶融して凝固した部分、所謂ろう付けビード）が形成されなくなる。また、亜鉛が少量残っている場合には、ろう付け部においてピット等の内部欠陥が生じ、継手強度が低くなる。
【０００６】
また、そもそも、従来のレーザろう付け法では、「溶融したろう（以下の説明では必要に応じて「溶滴」と称する）」の鋼板への移行は自由落下にまかせるのみであり、ろうの鋼板への移行を制御していない。したがって、ろう材（ワイヤ）への入熱と鋼板への入熱とのバランスを調整しにくく、また、接合可能な条件が狭くなる。このため、適正なろう付けビードを形成するのが容易でなかった。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、ろう材にレーザ光を照射してろう材を溶融させて金属板をろう付けした際に形成されるろう付け部を良好にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーザろう付け方法は、亜鉛めっき鋼板および錫―亜鉛めっき鋼板の少なくとも何れかを含む複数の金属板同士をろう付けして、拝み継手または重ね隅肉継手を形成するレーザろう付け方法であって、前記金属板に対してレーザ光をろう付け進行方向に相対的に移動させながら、当該金属板のろう付け予定箇所にレーザ光を照射するレーザ照射工程と、前記レーザ光が前記ろう付け予定箇所に照射された後に、当該レーザ光よりも、前記ろう付け進行方向の前方側から、当該レーザ光の光路上に、ワイヤ状のろう材を、当該ろう材の延長方向に沿って挿入するワイヤ挿入工程と、前記レーザ光の光路上に挿入された前記ワイヤ状のろう材の先端から、当該ろう材の溶滴が前記ろう付け予定箇所に移行した後、前記ワイヤ状のろう材を前記レーザ光の光路上から当該光路外へ引き戻すワイヤ引き戻し工程と、を有し、前記ワイヤ挿入工程と、前記ワイヤ引き戻し工程とを、交互に繰り返し行い、前記ワイヤ引き戻し工程により前記ワイヤ状のろう材が前記レーザ光の光路外へ引き戻されている間に前記レーザ照射工程により前記ろう付け予定箇所にレーザ光を照射することによって、前記亜鉛めっき鋼板および錫―亜鉛めっき鋼板の少なくとも何れかに形成されているめっきが除去されるようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レーザ光がろう付け予定箇所に照射された後に、レーザ光よりも、ろう付け進行方向の前方側から、レーザ光の光路上に、ワイヤ状のろう材を挿入することと、挿入したワイヤ状のろう材の先端から、当該ろう材の溶滴がろう付け予定箇所に移行した後、ワイヤ状のろう材をレーザ光の光路外に引き戻すこととを、交互に繰り返し行うようにした。したがって、ろう付け予定箇所に対して確実にレーザ光を照射してから、当該レーザ光によりろう材を溶融させることができる。よって、ろう材にレーザ光を照射してろう材を溶融させて金属板をろう付けした際に形成されるろう付け部を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、レーザろう付け装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、ワイヤ供給装置によりろう材を供給するための機構の一部の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、レーザ光とワイヤ状のろう材を、ろう付け進行方向に沿う方向から見た図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、レーザ光とワイヤ状のろう材を、ろう付け進行方向が横方向になる方向から見た図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示し、ろう材が振動する様子の一例を概念的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示し、レーザろう付け装置の構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示し、レーザ光とワイヤ状のろう材を、ろう付け進行方向に沿う方向から見た図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示し、レーザ光とワイヤ状のろう材を、ろう付け進行方向が横方向になる方向から見た図である。
【図９】本発明の実施例を示し、重ね隅肉継手における金属板の重なり長さを説明する図である。
【図１０】実施例１〜６、比較例１〜４の結果を示す図である。
【図１１】実施例７〜１２、比較例５〜８の結果を示す図である。
【図１２】実施例１３〜１８、比較例９〜１２の結果を示す図である。
【図１３】実施例１９〜２４、比較例１３〜１６の結果を示す図である。
【図１４】実施例２５〜３０、比較例１７〜２０の結果を示す図である。
【図１５】実施例３１〜３６、比較例２１〜２４の結果を示す図である。
【図１６】実施例３７〜４２、比較例２５〜２８の結果を示す図である。
【図１７】実施例４３〜４８、比較例２９〜３２の結果を示す図である。
【図１８】実施例４９〜５４、比較例３３〜３６の結果を示す図である。
【図１９】実施例５５〜６０、比較例３７〜４０の結果を示す図である。
【図２０】実施例６１〜６６、比較例４１〜４４の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
［レーザろう付け装置の概要］
図１は、レーザろう付け装置の構成の一例を示す図である。本実施形態では、２枚の金属板１０４、１０５を接合して重ね隅肉継手を形成する場合を例に挙げて説明する。
図１において、レーザろう付け装置は、制御装置１０１と、レーザ照射装置１０２と、ワイヤ供給装置１０３と、を有する。
制御装置１０１は、レーザろう付け装置の全体の動作を制御するためのものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えている。制御装置１０１のＨＤＤには、後述するようにして２枚の金属板１０４、１０５を接合するための動作を規定したコンピュータプログラムが記憶されている。具体的に、このコンピュータプログラムは、レーザ照射装置１０２のレーザトーチ１０９をろう付け進行方向Ａに移動させながらレーザ照射装置１０２によりレーザ光１０６を照射する動作と、ワイヤ供給装置１０３のろう付けトーチ１１０をろう付け進行方向Ａに移動させながらワイヤ供給装置１０３によりワイヤ状のろう材１０７及び不活性ガスを供給する動作とのそれぞれの動作タイミングと動作内容とが規定されている。本実施形態では、ＣＰＵが、このコンピュータプログラムを実行することにより、レーザ照射装置１０２と、ワイヤ供給装置１０３の動作が制御される。
【００１２】
レーザ照射装置１０２は、レーザトーチ１０９を有し、レーザトーチ１０９をろう付け進行方向Ａに沿って所定の速度（接合速度）で移動させながら、金属板１０４、１０５のろう付け予定箇所に対してレーザ光１０６を照射する。
尚、本実施形態では、レーザ光１０６の照射位置におけるスポット径及びスポット形状（以下の説明では「レーザ光１０６の照射位置におけるスポット」を必要に応じて「レーザ光１０６のスポット」と略称する）を設定することができる。レーザ光１０６のスポット形状として、例えば、円や矩形を設定することができる。レーザ光１０６のスポット形状を円にした場合、レーザトーチ１０９の移動速度（接合速度）を速くすると、ろう付け進行方向Ａに向かって側方向の領域における入熱量が小さくなる虞がある。これに対し、レーザ光１０６のスポット形状を矩形にすれば、レーザトーチ１０９の移動速度が速くなっても、入熱量が、レーザ光１０６のスポットの場所によって大きく異なることを防止することができる。また、レーザの種類は、特に限定されるものではない。例えば、半導体レーザ、Nd:YAGレーザ、ファイバレーザ、ＣＯ2レーザ等を用いることができる。
尚、以上のようなレーザ照射装置１０２の構成は、公知の技術で実現できるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００１３】
ワイヤ供給装置１０３は、ろう付けトーチ１１０を有する。ろう付けトーチ１１０は、レーザトーチ１０９よりも、ろう付け進行方向Ａの前方側に位置している。ワイヤ供給装置１０３は、ろう付けトーチ１１０が、ろう付け進行方向Ａにおいてレーザトーチ１０９と一定の間隔を保った状態で、ろう付けトーチ１１０をろう付け進行方向Ａに所定の接合速度で移動させながら、予め決められたタイミングでろう材１０７が進退するように、ろう材１０７の動きを自動的に調整する。尚、ろう材１０７の融点が金属板１０４、１０５の融点よりも低いということは勿論である。ろう材１０７としては、例えばＣｕ系のものを用いることができる。金属板１０４、１０５の少なくとも何れか一方に錫−亜鉛めっき鋼板を用いた場合には、ろう材１０７としてＣｕ系のものを使用するのが好ましい。めっき中の亜鉛が先に蒸発し、残った溶融錫をＣｕ系のろう材１０７に溶かし込む（ろう材１０７（ワイヤ）が銅と錫との合金となる）ことができるからである。
【００１４】
図２は、ワイヤ供給装置１０３によりろう材１０７を供給（送給）するための機構の一部の一例を示す図である。
図２に示すように、ろう付けトーチ１１０は、回動部２０１と、進退部２０２と、連結部２０３と、ガイド部２０４と、を有する。
回動部２０１は、円盤状であり、その中心に位置する軸２０１ａを回動軸として所定の一方向（例えば、図２の紙面に向かって時計回りの方向）に回動する。回動部２０１は、例えば、ワイヤ供給装置１０３が備えるモータにより回動する。
【００１５】
進退部２０２は、ガイド部２０４の内部において、ガイド部２０４に沿って進退する。進退部２０２には、ろう材１０７が通る貫通孔２０２ａが形成されている。ワイヤ供給装置１０３による送給動作が行われると、ろう材１０７は、この貫通孔２０２ａを通ってろう付けトーチ１１０の先端の方に送られる。
連結部２０３は、その一端が、回動部２０１の固定位置２０１ｂに固定され、その他端が、進退部２０２の固定位置２０２ｂに固定される。
【００１６】
このようにすることにより、回動部２０１が所定の一方向に回動すると、進退部２０２がガイド部２０４に沿って（図２に示す両矢印の方向に）進退し、この進退部２０２の進退に合わせてろう材１０７も進退する。尚、回動部２０１が所定の一方向に回動することによりろう材１０７が進退する距離は、回動軸２０１ａと固定位置２０１ｂとを結ぶ直線を半径とする円の直径に依存する。
【００１７】
［レーザ光とワイヤの向き］
図３は、レーザ光１０６とワイヤ状のろう材１０７を、ろう付け進行方向Ａに沿う方向から見た図である（図３の紙面の裏側から表側へ向かう方向がろう付け進行方向Ａである）。
図３に示すように、本実施形態では、「『レーザ光１０６の光軸１０６ａ』と『接合線（ろう付け進行方向Ａの線）』とを含む面３０１」と、「金属板１０４、１０５に垂直な面３０２」と、のなす角度α［°］を、レーザ光１０６の第１の方向として規定する。ただし、ここでは、αは、接合線を含む金属板に垂直な面３０２を基準として、図３に向かって反時計周りの方向を正の方向とする。
【００１８】
また、本実施形態では、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を挿入する動作と、レーザ光１０６の光路外にろう材１０７を引き戻す動作と、を一定の周期で交互に行うようにしている（後述する図５を参照）。そして、図３に示すように、レーザ光１０６の光路上に挿入する際のろう材１０７の狙い位置（ろう材１０７の延長線１０７ａ（すなわち、ろう材１０７の延長方向））が、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂと交わるように、レーザ光１０６及びろう材１０７の狙い位置を定めるようにしている。このようにすれば、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路内に挿入している時間が、レーザ光１０６によりろう材１０７を確実に溶融させるために必要な時間を確保することができる。
【００１９】
また、本実施形態では、図３に示すように、ろう付け予定箇所における金属板１０４、１０５の重ね合わせ部（金属板１０５と重ね合わさっている、ろう付け進行方向Ａに沿った金属板１０４の下側先端部）３０３と、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂとの最短の距離ｄ［ｍｍ］を設定している。以下の説明では、この「距離ｄ」を必要に応じて「ずらし距離ｄ」と称する。このずらし距離ｄは、例えば、レーザ光１０６のスポット径の半分にしたり、所定の固定値（例えば０．５［ｍｍ］又は１．０［ｍｍ］）にしたりすることができる。このずらし距離ｄは０（ゼロ）であってもよい。すなわち、金属板１０４、１０５の両方の表面に必要な熱量のレーザ光１０６が照射されるように、ずらし距離ｄを適切に設定する。
【００２０】
図４は、レーザ光１０６とワイヤ状のろう材１０７を、ろう付け進行方向Ａが横方向になる方向（図１のＢの方向）から見た図である。
図４に示すように、本実施形態では、「『レーザ光１０６の光軸１０６ａ』と『接合線に垂直な板面方向の線』とを含む面４０１」と、「接合線に垂直な面４０２」と、のなす角度β［°］を、レーザ光１０６の第２の方向として規定する。ただし、ここでは、βは、接合線に垂直な面４０２を基準として、図４に向かって反時計周りの方向を正の方向とする。
また、図３に示したように、レーザ光１０６の光路上に挿入する際のろう材１０７の狙い位置（ろう材１０７の延長線１０７ａ）が、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂと交わるように、レーザ光１０６及びろう材１０７の狙い位置を定める。
【００２１】
［ろう材の振動］
図５は、ろう材１０７が振動する様子の一例を概念的に示す図である。
まず、図５（ａ）に示すように、ワイヤ供給装置１０３は、レーザ光１０６よりもろう付け進行方向Ａの前方から、レーザ光１０６に向かってろう材１０７を進出させる。このように、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を位置させない期間を有するようにすることで、レーザ光１０６による熱をろう付け予定箇所（金属板１０４、１０５）に十分に与えることが可能になる。これにより、例えば、金属板１０４、１０５の表面がめっき処理されている場合には、レーザ光１０６によって、めっきが除去され（めっきの少なくとも一部が蒸発し）、金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の濡れ性が確保された領域に対し、ろう付けを行うことができる。また、裸の金属板（表面にめっき処理がされていない金属板）１０４、１０５である場合には、金属板１０４、１０５の表面を清浄化し、且つ、金属板１０４、１０５の表面を金属板１０４、１０５の融点以下の温度で予熱することができる。ここで、レーザ照射装置１０２は、このような目的を達成するのに必要な出力のレーザ光１０６を照射するようにする。
【００２２】
そして、図５（ｂ）に示すように、ワイヤ供給装置１０３は、レーザ光１０６よりもろう付け進行方向Ａの前方から、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を進出させる（すなわち、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を挿入する）。ろう材１０７の先端がレーザ光１０６により熱せられることにより、ろう材１０７の先端が溶融し、溶滴１０７ｂが生成される。
そして、図５（ｃ）に示すように、ワイヤ供給装置１０３は、ろう材１０７の溶滴１０７ｂが、レーザ光１０６が照射されているろう付け予定箇所に移行するまで、ろう材１０７を更に進出させる。図５（ｂ）、図５（ｃ）におけるろう材１０７の送給速度は、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路上から引き戻さずに連続的に（常時）供給する場合のろう材の送給速度を超える速度にすることが好ましい。金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の濡れ性が確保されたら、ろう材１０７の溶滴１０７を可及的に素早くろう付け予定箇所に移行させることができるからである。
【００２３】
以上のように、レーザ光１０６よりもろう付け進行方向Ａの後方からではなく、前方からろう材１０７を供給するのは、ろう材１０７の溶滴１０７ａを、ろう付け予定箇所に静かに移行させるようにするためである。すなわち、レーザ光１０６よりもろう付け進行方向Ａの前方からろう材１０７を供給すれば、金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の送給速度は相対的に小さくなる。したがって、ろう材１０７の溶滴１０７ｂを所望の位置に容易に且つ確実に移行させることができる。これに対し、レーザ光１０６よりもろう付け進行方向Ａの後方からろう材１０７を供給すると、金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の送給速度は相対的に大きくなるので、ろう材１０７の溶滴１０７ｂを所望の位置に確実に移行させることが困難になる。
【００２４】
図５（ｃ）に示すように、ろう材１０７の溶滴１０７ｂが、レーザ光１０６が照射されているろう付け予定箇所に移行すると、図５（ｄ）、図５（ｅ）に示すように、ワイヤ供給装置１０３は、ろう材１０７を後退させ、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路の外に引き戻す。レーザ光１０６とろう材１０７は、所定の距離を保ったまま、ろう付け進行方向Ａに移動しているので、レーザ光１０６とろう材１０７の狙い位置はろう付け進行方向Ａにずれるが、これらの相対的な位置関係は、図５（ｅ）に示す状態と図５（ａ）に示す状態とで同じである。尚、図５（ａ）において、レーザ光１０６が照射されているろう付け予定箇所（レーザ光１０６のスポット内の領域）のうち、ろう付け進行方向Ａの後方側には、移行済みの溶滴１０７ｂが既に存在していることもある。
【００２５】
以上、ワイヤ供給装置１０３は、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示す状態を１周期として、ろう材１０７の振動を一定の周期で繰り返し行うようにしている。このような動作により、金属板１０４、１０５のろう付け予定箇所には、ろう付けビード１０８が、ろう付け進行方向Ａに沿って順次連続的に形成される（図１を参照）。尚、この振動の周期は、レーザ光１０６をろう付け予定箇所に照射する時間と、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路上に挿入してから引き戻すまでの時間とに基づいて定められる。
【００２６】
そして、この振動の周期と振幅（ろう材１０７が進退する距離）は、レーザ光１０６によってろう付け予定箇所に対して所望の入熱量を確保でき、且つ、ろう材１０７の溶滴１０７ｂを十分に形成することができ、且つ、ろう材１０７の溶滴１０７ｂをろう付け予定箇所に確実に移行させることができるように決定する必要がある。この振動の周期は、ろう付け速度（接合速度）、ろう材１０７（ワイヤ）の径・融点、レーザ光１０６のパワー（強度）、金属板１０４、１０５の板厚・表面処理（めっき種等）等の種々の条件によって定まるものであり、一義的に定まるものではない。そこで、本実施形態では、ろう材１０７の溶滴１０７ｂがろう付け予定箇所に移行するための「ろう材１０７の振動の周期及び振幅と、レーザ光１０６の出力条件（パワー、スポット径）」を、予備実験を行うことにより決定し、決定した内容で、レーザ光１０６とろう材１０７とを供給するようにしている。
尚、ろう材１０７の溶滴１０７ｂをろう付け予定箇所に移行させるために、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路上に進出させる工程と、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路上から引き戻す工程との間に、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路上で所定時間保持する工程を含めるようにしてもよい。
【００２７】
また、図３〜図５に示したように、ワイヤ状のろう材１０７をその軸の方向（延長線１０７ａ）に沿って振動させるようにするのは、次の（ａ）、（ｂ）の理由による。
（ａ）重ね隅肉継手を形成する場合のように狭隘なろう付け予定箇所に、ろう材１０７の溶滴１０７ｂを金属板１０４、１０５に適切に移行させることが難しくなる。
（ｂ）ろう材１０７の振動の振幅に制約が生じることにより、ろう材１０７を金属板１０４、１０５から離す必要があるため、ろう付け予定箇所に、ろう材１０７の溶滴１０７ｂを金属板１０４、１０５に適切に移行させることが難しくなる。
【００２８】
［金属板の種類］
本実施形態では、金属板１０４、１０５として、裸鋼板、亜鉛めっき鋼板、及び錫−亜鉛めっき鋼板の中から、同種又は異種のものを選択して使用する。特に、「裸鋼板−亜鉛めっき鋼板」、「亜鉛めっき鋼板−亜鉛めっき鋼板」、「裸鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」、「亜鉛めっき鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」、「錫-亜鉛めっき鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」を金属板１０４、１０５として用いると、図５に示したようなろう材１０７の振動を行うことによるメリットを十分に享受することができる（後述する実施例を参照）。
【００２９】
以上のように本実施形態では、金属板１０４、１０５のろう付け予定箇所に照射されているレーザ光１０６の光路上に対して、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂを狙い位置として、ろう付け進行方向Ａの前方側から、ろう材１０７を挿入する工程と、ろう材１０７の先端に形成された溶滴１０７ｂがろう付け予定箇所に移行した後、レーザ光１０６の光路外にろう材１０７を引き戻す工程とを一定の周期で交互に行うようにした。したがって、ろう材１０７がレーザ光１０６を遮り、金属板１０４、１０５にレーザ光１０６が十分に照射されなくなることを防止することができる。よって、金属板１０４、１０５に対する入熱量を確実に確保することができ、金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の濡れ性を確保した上でろう付けを行うことができる。
【００３０】
従来のように、ろう材１０７をレーザ光１０６の光路上に常時供給する場合には、ろう材１０７の溶滴１０７が或る一定の大きさになるまでは、溶滴１０７ｂがろう付け予定箇所に移行しない。これに対し、本実施形態では、金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の濡れ性が確保されているので、小さな溶滴１０７ｂであっても、溶滴１０７ｂをろう付け予定箇所に移行させることができる。よって、金属板１０４、１０５に対するろう材１０７の濡れ性の不足に起因する接合不良や、ろう付けビード１０８におけるピットの発生（例えば、亜鉛めっき鋼板を接合した場合にピットが発生しやすくなる）に起因する接合不良を抑制し、継手強度を向上させることができる。また、金属板１０４、１０５へのろうの移行を制御することで、ろう材１０７への入熱と金属板１０４、１０５への入熱とのバランスを調整できるため、接合可能な条件を従来よりも広くすることができる。
また、本実施形態では、レーザ光１０６に対し、ろう付け進行方向の前方からろう材１０７を供給するようにしたので、ろう材１０７の溶滴１０７ａのろう付け予定箇所への移行をスムーズに且つ確実に行うことができる。
【００３１】
（変形例）
本実施形態では、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を挿入する動作と、レーザ光１０６の光路外にろう材１０７を引き戻す動作とを一定の周期で行うようにしたが、必ずしも繰り返し周期が一定である必要はない。また、これらの動作を周期的に行う必要もない。
また、本実施形態では、予備実験を行って、ろう材１０７の溶滴１０７ｂがろう付け予定箇所に移行するタイミングを定め、そのタイミングに応じた所定の動作を行うようにするようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ろう材１０７と金属板１０４、１０５との通電状態を監視し、ろう材１０７と金属板１０４、１０５との間に流れる電流が閾値を超えたときに、ろう材１０７の溶滴１０７ｂがろう付け予定箇所に移行したと判定し、ろう材１０７を後退させる（レーザ光１０６の光路外に引き戻す）ようにしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、レーザトーチ１０９とろう付けトーチ１１０をろう付け進行方向に移動させるようにしたが、レーザトーチ１０９とろう付けトーチ１１０を固定し、金属板１０４、１０５を移動させるようにしてもよい。
また、継手を形成することができれば、接合する金属板の数は２枚に限定されず、３枚以上であってもよい。
また、本実施形態では、レーザ光１０６の光路上に挿入する際のろう材１０７の狙い位置（ろう材１０７の延長線１０７ａ）が、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂと交わるようにするのが好ましいが、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を挿入し、ろう材１０７の溶滴１０７ａがろう付け予定箇所に移行するようにしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、レーザ光１０６のスポットが大きい場合には、ろう材１０７の狙い位置が、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂと交わらないようにしてもよい。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、金属板１０４、１０５を接合して重ね隅肉継手を形成する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、金属板６０１、６０２を接合して拝み継手を形成する場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、形成する継手が異なり、これに伴う構成が異なるだけである。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
【００３４】
［レーザろう付け装置の概要］
図６は、レーザろう付け装置の構成の一例を示す図である。本実施形態においても、図１に示した第１の実施形態のものと同様に、レーザ・アークろう付け装置は、制御装置１０１と、レーザ照射装置１０２と、ワイヤ供給装置１０３と、を有する。尚、本実施形態でも、第１の実施形態と同様のものを金属板６０１、６０２として採用することができる。
【００３５】
［レーザ光とワイヤの向き］
図７は、レーザ光１０６とワイヤ状のろう材１０７を、ろう付け進行方向Ａに沿う方向から見た図である。図７は、図３に対応する図である。
図７に示すように、本実施形態では、「『レーザ光１０６の光軸１０６ａ』と『接合線（ろう付け進行方向Ａの線）』とを含む面７０１」と、「接合線を含む金属板（の接合相手の金属板と合わさっていない水平面）に垂直な面７０２」と、が一致するようにする。すなわち、これらの面７０１、７０２のなす角度（図３の角度αに相当する角度）が０［°］になるようにする。ただし、この角度を０［°］以外の値としてもよい。
【００３６】
図８は、レーザ光１０６とワイヤ状のろう材１０７を、ろう付け進行方向Ａが横方向になる方向（図６のＢの方向）から見た図である。
図８に示すように、本実施形態では、「『レーザ光１０６の光軸１０６ａ』と『接合線に垂直な板面方向（接合相手の金属板と合わさっていない面の方向）の線』とを含む面８０１」と、「接合線に垂直な面８０２」と、が一致するようにする。すなわち、これらの面８０１、８０２のなす角度（図４の角度βに相当する角度）が０［°］になるようにする。ただし、この角度を０［°］以外の値としてもよい。
【００３７】
また、図７、図８に示したように、レーザ光１０６の光路上に挿入する際のろう材１０７の狙い位置（ろう材１０７の延長線１０７ａ）が、レーザ光１０６のスポットの中心１０６ｂと交わるように、レーザ光１０６及びろう材１０７の狙い位置を定める。
そして、図５に示したのと同様にして、レーザ光１０６よりもろう付け進行方向Ａの前方から、レーザ光１０６に対してろう材１０７を進入させる動作と引き戻す動作とを交互に繰り返し行うことにより、金属板１０４、１０５のろう付け予定箇所に、ろう付けビード６０３が、ろう付け進行方向Ａに沿って順次連続的に形成される（図６を参照）。
以上のように、拝み継手を形成する場合でも、第１の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。尚、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した変形例を採用することができる。
【００３８】
（実施例）
次に、前述した本発明の実施形態の実施例について説明する。
詳細は後述するが、図１０〜図２０は、実施例及び比較例の結果を示す図である。
図１０〜図２０において、接合性が「○」であるものは、溶け落ちや、接合不可とならずに、接合線方向に均一なろう付け部が形成されたことを示す。一方、「×」であるものは、溶け落ちが生じたり、接合が不可であったり、ろう付け部が不均一であったことを示す。
【００３９】
図１０〜図２０において、ワイヤ振動有無は、図５に示したようなろう材１０７の振動を行うか否かを示すものであり、ワイヤ振動有無が「有」のものは、第１又は第２の実施形態のレーザろう付け装置を、第１又は第２の実施形態で説明した範囲内の条件で動作させて金属板１０４、１０５（又は金属板６０１、６０２）をろう付け（接合）したこと（実施例）を示す。一方、ワイヤ振動有無が「無」のものは、従来のように、ろう材１０７の振動を行わずに、レーザ光１０６の光路上にろう材１０７を常に挿入した状態にして金属板１０４、１０５（又は金属板６０１、６０２）をろう付け（接合）したこと（比較例）を示す。
図１０〜図２０に示されているもの以外の実施例及び比較例の条件は、以下の通りである。
【００４０】
継手；重ね隅肉継手又は拝み継手
金属板１０４、１０５、６０１、６０２；亜鉛めっき鋼板（幅；６０［ｍｍ］、長さ；１３０［ｍｍ］、厚み；１．０［ｍｍ］、引張強度；４４５［ＭＰａ］、めっきの目付量４５［ｇ／ｍ2］）、錫−亜鉛めっき鋼板（幅；６０［ｍｍ］、長さ；１３０［ｍｍ］、厚み；１．０［ｍｍ］）、裸鋼板（幅；６０［ｍｍ］、長さ；１３０［ｍｍ］、厚み；１．０［ｍｍ］）
重ね隅肉継手における金属板の重なり長さＷ；２０［ｍｍ］（図９を参照）
ろう材１０７；Ｃｕ系のワイヤ状のろう材
レーザ；ＹＡＧレーザ
レーザ光１０６の向き；
重ね隅肉継手；α＝２０［°］、β＝０［°］
拝み継手；α＝０［°］、β＝０［°］
レーザ光１０６のスポット径；４［ｍｍ］
焦点はずし距離；０［ｍｍ］
ワイヤの１０７の狙い位置；レーザ光１０６のスポット１０６の中心１０６ｂ
また、図１０〜図２０に示す実施例における振動の振幅は２［ｍｍ］である。尚、図１０〜図２０において、ワイヤ振動周波数は、ろう材１０７の１秒間での振動回数を示すものである。
【００４１】
（実施例１〜６、比較例１〜４）
図１０は、実施例１〜６、比較例１〜４の結果を示す図である。実施例１〜６、比較例１〜４は、第１の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、重ね隅肉継手とした。また、金属板１０４を、裸鋼板とし、金属板１０５を、亜鉛めっき鋼板とした。
（実施例７〜１２、比較例５〜８）
図１１は、実施例７〜１２、比較例５〜８の結果を示す図である。実施例７〜１２、比較例５〜８は、第１の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、重ね隅肉継手とした。また、金属板１０４、１０５を、共に亜鉛めっき鋼板とした。
【００４２】
（実施例１３〜１８、比較例９〜１２）
図１２は、実施例１３〜１８、比較例９〜１２の結果を示す図である。実施例１３〜１８、比較例９〜１２は、第１の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、重ね隅肉継手とした。また、金属板１０４を、裸鋼板とし、金属板１０５を、錫−亜鉛めっき鋼板とした。
（実施例１９〜２４、比較例１３〜１６）
図１３は、実施例１９〜２４、比較例１３〜１６の結果を示す図である。実施例１９〜２４、比較例１３〜１６は、第１の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、重ね隅肉継手とした。また、金属板１０４を、亜鉛めっき鋼板とし、金属板１０５を、錫−亜鉛めっき鋼板とした。
【００４３】
図１４は、実施例２５〜３０、比較例１７〜２０の結果を示す図である。実施例２５〜３０、比較例１７〜２０は、第１の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、重ね隅肉継手とした。また、金属板１０４を、錫−亜鉛めっき鋼板とし、金属板１０５を、亜鉛めっき鋼板とした。
（実施例３１〜３６、比較例２１〜２４）
図１５は、実施例３１〜３６、比較例２１〜２４の結果を示す図である。実施例３１〜３６、比較例２１〜２４は、第１の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、重ね隅肉継手とした。また、金属板１０４、１０５を、共に錫−亜鉛めっき鋼板とした。
【００４４】
図１０〜図１５に示すように、第１、第２の実施形態で説明したようなろう材１０７の振動を行うことによって、「裸鋼板−亜鉛めっき鋼板」、「亜鉛めっき鋼板−亜鉛めっき鋼板」、「裸鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」、「亜鉛めっき鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」、又は「錫-亜鉛めっき鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」とで重ね隅肉継手を形成すると、良好なろう付け部が得られることが分かる。これに対し、第１、第２の実施形態で説明したようなろう材１０７の振動を行わないと、めっきが十分に蒸発せず、接合不可となったり、ろう付けビードの形状が不均一になったりすることが分かる。
【００４５】
（実施例３７〜４２、比較例２５〜２８）
図１６は、実施例３７〜４２、比較例２５〜２８の結果を示す図である。実施例３７〜４２、比較例２５〜２８は、第２の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、拝み継手とした。また、金属板６０１を、裸鋼板とし、金属板６０２を、亜鉛めっき鋼板とした。
（実施例４３〜４８、比較例２９〜３２）
図１７は、実施例４３〜４８、比較例２９〜３２の結果を示す図である。実施例４３〜４８、比較例２９〜３２は、第２の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、拝み継手とした。また、金属板６０１、６０２を、共に亜鉛めっき鋼板とした。
【００４６】
（実施例４９〜５４、比較例３３〜３６）
図１８は、実施例４９〜５４、比較例３３〜３６の結果を示す図である。実施例４９〜５４、比較例３３〜３６は、第２の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、拝み継手とした。また、金属板６０１を、裸鋼板とし、金属板６０２を、錫−亜鉛めっき鋼板とした。
（実施例５５〜６０、比較例３７〜４０）
図１９は、実施例５５〜６０、比較例３７〜４０の結果を示す図である。実施例５５〜６０、比較例３７〜４０は、第２の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、拝み継手とした。また、金属板６０１を、亜鉛めっき鋼板とし、金属板６０２を、錫−亜鉛めっき鋼板とした。
【００４７】
図２０は、実施例６１〜６６、比較例４１〜４４の結果を示す図である。実施例６１〜６６、比較例４１〜４４は、第２の実施形態の実施例、比較例である。すなわち、継手を、拝み継手とした。また、金属板６０１、６０２を、共に錫−亜鉛めっき鋼板とした。
【００４８】
図１６〜図２０に示すように、第１、第２の実施形態で説明したようなろう材１０７の振動を行うことによって、「裸鋼板−亜鉛めっき鋼板」、「亜鉛めっき鋼板−亜鉛めっき鋼板」、「裸鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」、「亜鉛めっき鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」、又は「錫-亜鉛めっき鋼板−錫-亜鉛めっき鋼板」とで拝み継手を形成すると、良好なろう付け部が得られることが分かる。これに対し、第１、第２の実施形態で説明したようなろう材１０７の振動を行わないと、めっきが十分に蒸発せず、接合不可となったり、ろう付けビードの形状が不均一になったりすることが分かる。
【００４９】
以上説明した本発明の実施形態のうち、制御装置１０１が行う処理は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０１    制御装置
１０２    レーザ照射装置
１０３    ワイヤ供給装置
１０４、１０５、６０１、６０２    金属板
１０６    レーザ光
１０６ａ    レーザ光の光軸
１０６ｂ    レーザ光のスポットの中心
１０７    ろう材
１０７ａ    延長線
１０７ｂ    溶滴
１０８、６０２  ろう付けビード
１０９    レーザトーチ
１１０    ろう付けトーチ
【図１】
0005531743.tif 000002
【図２】
0005531743.tif 000003
【図３】
0005531743.tif 000004
【図４】
0005531743.tif 000005
【図５】
0005531743.tif 000006
【図６】
0005531743.tif 000007
【図７】
0005531743.tif 000008
【図８】
0005531743.tif 000009
【図９】
0005531743.tif 000010
【図１０】
0005531743.tif 000011
【図１１】
0005531743.tif 000012
【図１２】
0005531743.tif 000013
【図１３】
0005531743.tif 000014
【図１４】
0005531743.tif 000015
【図１５】
0005531743.tif 000016
【図１６】
0005531743.tif 000017
【図１７】
0005531743.tif 000018
【図１８】
0005531743.tif 000019
【図１９】
0005531743.tif 000020
【図２０】
0005531743.tif 000021